《大气污染控制工程》课程设计计算书

《大气污染控制工程》课程设计计算书一．设计原始资料直吹式煤粉炉，3台设计耗煤量：36.4t/h（台）锅炉额定蒸发量10t/h（台）主蒸汽压力9.8Mpa锅炉排烟量44000m3/h排烟温度：140～150℃，本设计取150℃排烟中飞灰占煤中不可燃成分比例：15%空气过剩系数a=1.8烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：100kPa冬季室外空气温度：－1℃空气含水（标准状态下）按0.01293kg烟气其他性质按空气计算飞灰化学成分质量分数（％）飞灰化学成分质量分数（％）SiO255.56～62.8Al2O315.79～19.38Fe2O37.0～12.2CaO2.0～4.0MgO1.2～4.4K2O2.3～3.3Na2O0.8～2.2SO21.0～2.7按锅炉大气污染物排放标准（GB13271－2001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200mg/m3二.设计计算2.1燃煤锅炉烟气量3'4400027323897.2/'273150QTQmhT328397.20.78/)36400sSQQQQmkg设计耗煤量（设计耗煤量sQ------工况下理论烟气量,kgm/3Q-----标准状态下烟气流量,)h/m(3T-----工况下烟气温度,KT------标准状态下温度,273K2.1.2烟气含尘浓度3shsdAC(kg/m)Q230.150.15C3.0810(/)0.78kgm433.0810(/)mgm式中shd-------排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数A-------煤中不可燃成分的含量sQ------标准状态下实际烟气量,(kgm/3)2.2除尘器的选择2.2.1除尘效率CCs1η420013.0810η=99.35%式中C------标准状态下烟气含尘浓度,3/mmgsC------标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,3/mmg2.2.2除尘器的选择则烟气流速为3440007.9(/)36003600Qms根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器。选择LCPM型脉冲除尘器。型号为：LCPM320-20-2700。技术性能见表1。表1LCPM320-20-2700除尘器技术性能型号处理烟气量/(m3·h-1）过滤风速（3/ms）滤袋尺寸（mm）除尘器阻力/（KPa）除尘器效率/(％)LCPM320-20-270019200-576001-327000.6-1.299.5设备安装尺寸见表2。表2LCPM320-20-2700除尘器安装尺寸型号外形尺寸进口尺寸出口尺寸接口标高长宽高ABN1nfeH1H2H3LCPM320-20-270041394042439927003839500109019014027152965105992.3确定除尘器，风机，烟囱的位置及管道布置。并计算各管段的管径，长度烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。2.3.1各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积，并使安装，操作方便。2.3.2管径的确定vQd447.90.8514d（m）式中Q——工作状态下管道内的烟气流量，s/m3v——烟气流速取14sm/圆整并选取风道外径钢制板风管mmD/外径允许偏差/mm壁厚/mm90011.0内径=d=900-2×1.0=898(mm)由公式vQd4可计算出实际烟气流速：22447.912.483.140.898Qvd（sm/）2.4烟囱的设计2.4.1烟囱高度的确定首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量)/(ht，然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定表3确定烟囱的高度.表3锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力/(t/h)11-22-66-1010-2026-35烟囱最低高度/m202530354045锅炉总额定出力:10×3=30(t/h)故选定烟囱高度为45m。2.4.2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：Qd0188.0Q——通过烟囱的总烟气量，hm/3——按表4选取的烟囱出口烟气流速，sm/。表4烟囱出口烟气流速通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风10~204~5自然通风6~102.5~3选定=5sm/3440000.01883.05()5dm圆整取d=3.1m烟囱底部直径Hidd22113.120.03456.5dm式中2d——烟囱出口直径，mH——烟囱高度，mi——烟囱锥度(通常取i=0.02-0.03)本设计取i=0.032.4.3烟囱的抽力BttHSpky)27312731(0342.03110.034245()100102731273150yS=202.0aP式中H——烟囱高度，mkt——外界空气温度，Copt——烟囱内烟气平均温度，CoB——当地大气压，aP2.5系统阻力的计算2.5.1摩擦压力损失22vdLPL式中L——管道长度，md——管道直径，m——烟气密度，3/mkgv——管中气流平均速率——摩擦阻力系数a.对于φ900圆管L=2.0+0.7+11.6+1.0=15.3（m）32732731.340.86(/)273150423nkgmρρ215.30.8612.480.0214.64()1.402LpPaΔb.对于砖拱形烟道L=2×10.0=20.0m2222()422BADBππ=1.27（2m）D=900mm故B=712mm则R=1.270.304.25AX式中,A为面积,X为周长220.00.8612.480.0429.77()20.902LpPaΔc.对风机后的方形风道L=3×2.0=6.0m尺寸：1250mm×800mm，则：R=1.270.0718.5AX式中,A为面积,X为周长26.00.8612.480.0257.4()20.072LpPaΔ2.5.2局部压力损失22vpρΔξ(Pa)式中ξ——异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得；v——与ξ像对应的断面平均气流速率,m/sρ——烟气密度,3m/kg(1)除尘器入口前管道的计算（附图1）图中一为渐扩管212900()2.25600AA查表取α=30℃则：ξ=0.27220.8612.480.2718.08()22vpPaρΔξ10.900.60.562tan15Lm图中二为30℃Z形弯头2.972.390.58()hm/0.58/0.900.64,0.15hD取ξξξξRe由手册查得0.1Reξξ=1.0×0.15=0.15220.8612.480.1510.07()22vpPaρΔξL2=h/tan30=0.58/tan30=1.004m图中三为天圆地方连接φ900圆管和500mm×1050mm方管设ξ=0.26长L=0.70m则220.8612.480.2717.5()22vpPaρΔξ(2)除尘器出口至风机入口段管道的计算（附图2）a为天圆地方连接190mm×140mm和方管φ900圆管设ξ=0.30长L=0.8m则220.8612.50.3020.16()22vpPaρΔξb、c均为90°弯头D=900mm，取R=D，则ξ=0.2422av0.8612.48p0.2416.13(P)22两个弯头2218.1732.26()appP(3)T形三通管ξ=0.7622av0.8612.48p0.7651.06(P)22对于T形合流三通ξ=0.5822av0.8612.48p0.5838.97(P)22系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为800Pa,除尘器阻力1200Pa）14.6429.7757.418.0810.0717.5020.1632.2651.0638.9780012002289.91()hPa2.6风机和电动机选择及计算2.6.1标准状态下风机风量的计算3273101.3251.1(/)273pytQQmhB式中1.1——风量备用系数；Q——标准状态下风机前风量，m3/h;tp——风机前烟气温度，C°,如管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度；B——当地大气压力，kPa3273150101.3251.144000827.36(/)273100yQmh2.6.2风机风压的计算273101.3251.2931.2()()273pyyyytHhSPatB式中1.2——风压备用系数；h——系统总阻力，Pa。Sy——烟囱抽力，Pa。tp——风机前烟气温度，C°。ty——风机性能表中给的试验用气体温度，C°。y——标准状态下烟气密度，（γ=1.34kg/m3）273150101.3251.2931.2(2289.91202.0)1651.05()2732501001.34yHPa根据yQ和yH选定4-68No.12.5C型工况序号为5的引风机，性能表如下机号传动方式转速/(t/min)工况序号流量/(m3/h)全压/Pa内效率/％内功率/kW所需功率/kW12.5C1120579342177092.065.0678.752.6.3电动机功率的计算12()36001000yyeQHNkW式中Qy——风机分量，m3/h；Hy——风机风压，Pa；η1——风机在全压头是的效率(一般风机为0.6，高效风机约为0.9)；η2——机械传动效率，当风机与电机直连传动是η2=1，用联轴器连接是η2=0.95-0.98，用V形带传动时η2=0.95；β——电动机备用系数，对引风机，β=1.2.72982.12293.021.297.86()360010000.60.95eNkW根据电动机的功率，风机的转速、传动方式选定JO293-4型电动机。2.7系统中烟气温度的变化2.7.1烟气在管道中的温度降1()VqFtCQC式中Q——标准状态下烟气流量，m3/h；F——管道散热面积，m2;Cv——标准状态下烟气平均比热容，一般为1.352-1.357kJ/(m2·℃)q——管道单位面积散热损失。室外q1=4187kJ/(m2·℃)室内q2=5443kJ/(m2·℃)室内管道长：L=2.18-0.6-1.49=0.09(m)F2=L·D=3.14×0.09×1.40=0.40(m2)室外管道长：L=2.0-0.09=1.91（m）F1=L·D=3.14×2.63×1.40=11.56(m2)11221122(418711.5654430.40)0.88422601.355VVVqFqFtQCQCqFqFCQC2.7.2烟气在烟囱中的温度降2()HAtCD式中H——烟囱高度，m；D——合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h;A——温降系数，可由表5查的。表5烟囱温度系数烟囱种类钢烟囱（无衬筒）钢烟囱（有衬筒）砖烟囱（H50m）壁厚小于0.5m砖烟囱壁厚大于0.5mA20.80.40.22450.43.3()310tC总温度降120.883.34.18tttC三、参考文献［1］郝吉明.马广大等编.大气污染控制工程.北京：高等教育出版社，2002［2］钢铁企业采暖通风设计手册.北京：冶金工业出版社，2000［3］同济大学等编.锅炉及锅炉房设备.北京：中国建筑工业出版社，1986［4］航天部第七研究设计院编.工业锅炉房设计手册.北京：中国建筑工业出版社,1986［5］陆耀庆主编.供暖通风设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1987［6］风机样本.各类风机生产厂家［7］工业锅炉旋风除